cours polymeres

- Support de Cours (Version PDF) -
La chimie des polymères
Société Francophone de Biomatériaux Dentaires
P. WEISS
Date de création du document 2009-2010
- © Université Médicale Virtuelle Francophone -

- Support de Cours (Version PDF) -
Table des matières
I ENC :.................................................................................................................................................2
II Définitions........................................................................................................................................4
III Polymérisation...............................................................................................................................5
III.1 Représentation schématique de la polymérisation..............................................................5
III.2 Polymérisation radicalaire.....................................................................................................6
IV Degré de polymérisation et masse moléculaire...........................................................................8
V Structure des polymères ................................................................................................................9
V.1 Polymères linéaires ..................................................................................................................9
V.2 Polymères ramifiés ..................................................................................................................9
V.3 Polymères réticulés ................................................................................................................10
V.4 Polymères amorphes et polymères cristallisés ....................................................................10
VI Structures et propriétés ............................................................................................................. 12
VI.1 Polymères thermoplastiques, thermodurcissables ............................................................12
VI.2 Cas particulier de la famille des résines acryliques ..........................................................12
VII Annexes.......................................................................................................................................19
OBJECTIFS
ENC :
●comprendre de manière simple, par des représentations schématiques, la chimie des
macromolécules.
●déduire les différences de comportement en fonction des structures spatiales de ces
constructions.
- © Université Médicale Virtuelle Francophone -

- Support de Cours (Version PDF) -
INTRODUCTION
Les polymères sont omniprésents en odontologie, que ce soit en odontologie conservatrice
comme matériaux de reconstitution ou en prothèses comme matériaux d’infrastructure,
cosmétiques ou à empreinte. Ils rentrent également dans la constitution de cires ou des fils
de sutures. Les mécanismes d’action de ces polymères au contact des différents tissus
bucco-dentaires font appel à une stratégie chimique de plus en plus élaborée pour tenter de
répondre convenablement et durablement à des conditions cliniques variées.
Pour mettre en œuvre correctement ces matériaux, il est important de connaître leur
mécanisme de réaction avec leurs avantages et leurs inconvénients spécifiques.
Le but de ce chapitre est d’expliquer clairement et simplement la chimie macromoléculaire
intéressant notre discipline et de permettre ainsi aux étudiants et aux praticiens d’apprécier
les progrès technologiques et l’évolution des composites et autres matériaux de
reconstitution cosmétiques ainsi que des matériaux prothétiques.
I DÉFINITIONS
On appelle polymère une grande molécule constituée d’unités fondamentales appelées
monomères (ou motifs monomères) reliées par des liaisons covalentes.
Un monomère est un composé constitué de molécules simples pouvant réagir avec d’autres
monomères pour donner un polymère.
Contrairement au polymère, un monomère a une faible masse moléculaire.
Le terme macromolécule est souvent utilisé à la place de polymère.
La polymérisation est la réaction qui, à partir des monomères, forme en les liants des
composés de masse moléculaire plus élevée, les polymères ou macromolécules.Les noyaux
des monomères sont le plus souvent constitués d’un atome de carbone (molécules
organiques) ou d’un atome de silicium (polymères siliconés).
Un homopolymère est un polymère qui comporte des motifs monomères tous identiques.
Un copolymère est un polymère qui comporte des motifs monomères de deux ou plus
sortes différentes.
- © Université Médicale Virtuelle Francophone -

- Support de Cours (Version PDF) -
Les polymères peuvent être d’origine naturelle (animale ou végétale) ou d’origine
synthétique. Les macromolécules naturelles sont les caoutchoucs, les polysaccharides, le
glycogène, l’ADN, les protéines… Les macromolécules synthétiques sont représentées par
exemple par le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, le PVC, le PTFE, les
polyesters, les polycarbonates, les polysiloxanes, les polyimides…
II POLYMÉRISATION
Deux mécanismes entièrement différents sont utilisés pour la synthèse de polymères lors de
la polymérisation.
Le premier type de réaction est appelé polymérisation par étape où la croissance des
macromolécules est le résultat de réactions chimiques classiques entre les groupements
fonctionnels réactifs des monomères.
Une réaction de polycondensation avec libération d’un sous-produit de la réaction,
(souvent de l’eau…) est une réaction de polymérisation par étape.
Le deuxième type de réaction est appelé polymérisation en chaîne et résulte de la
formation d’un centre actif A* qui fixe de façon successive de nombreuses molécules de
monomère :
A* + M à AM* puis AM* + nM à AM*n+1
Le polymère obtenu présente un degré de polymérisation n+1.
Une réaction de polyaddition sans libération de sous produit est une réaction de
polymérisation en chaîne. Dans ce cas, le mécanisme implique généralement l’ouverture
d’une double liaison (C=C, par exemple) ou l’ouverture d’un cycle.
II.1 REPRÉSENTATION SCHÉMATIQUE DE LA POLYMÉRISATION
La chimie macromoléculaire peut se représenter de façon stylisée et schématique sous la
forme d’un jeu de construction en deux ou trois dimensions où les macromolécules en
présence sont représentées sous la forme de billes reliées les unes aux autres.
Chacune des billes peut être liée à deux ou quatre autres, suivant sa constitution. Celles-ci
possèdent des propriétés physico-chimiques intrinsèques pouvant également être
schématisées. La bille peut être simple ou plus complexe en fonction de ses propriétés
propres. Des groupements chimiques fonctionnels peuvent être représentés par de petits
- © Université Médicale Virtuelle Francophone -

- Support de Cours (Version PDF) -
bras attachés sur la bille monomère et leur fonction spécifique peut être, elle aussi,
représentée.
Par exemple, un groupement fonctionnel acide sera représenté par un bras portant un signe
négatif (-) à son extrémité.
La liaison covalente fonctionnelle du monomère est elle aussi schématisée dans la bille du
monomère. Sur la figure 1 où est représenté l’acide acrylique, la bille représente le squelette
carboné, le bras représente le groupement fonctionnel acide carboxylique (-COOH) capable
d’être ionisé en présence d’eau. La double liaison réactive est représentée par le symbole =
dans la bille.
D’autres monomères plus complexes peuvent être représentés de la même façon.
La chimie macromoléculaire des polymères en odontologie cosmétique fait appel à la
polymérisation en chaîne et plus particulièrement à la polymérisation radicalaire où la
croissance du polymère a lieu par addition des molécules de monomère en fin de chaîne.
Figure 1: Représentation schématique d'un monomère (éthylène en blanc, acide acrylique en
orange, maléique en jaune).
- © Université Médicale Virtuelle Francophone -